CN111010658A - 煤矿井下越界开采的快速识别方法 - Google Patents

煤矿井下越界开采的快速识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种煤矿井下越界开采的快速识别方法，包括如下步骤：携带UWB定位标签和惯性导航定位装置，进入待检查的煤矿井下；前往首个UWB定位基站，利用惯性导航定位装置确定所述首个UWB定位基站位置的绝对坐标；在所述待检查的煤矿井下的开采区域内行进，进行轨迹定位，并将轨迹信息上传；根据所述轨迹信息生成基于绝对坐标系的所述待检查的煤矿井下的开采区域的边界图；将所述边界图与采矿范围线图比对，若所述边界图超过所述采矿范围线图，即可判别为越界开采。本发明采用UWB精确定位技术设置基准点、利用惯性导航技术实现无UWB网络覆盖区域的轨迹识别相结合的方式，实现煤矿井下矿图重构，并与采矿范围线图的对比，实现越界开采的快速识别。

Description

煤矿井下越界开采的快速识别方法
技术领域
本发明涉及煤矿开采监督管理领域，尤其涉及一种煤矿井下越界开采的快速识别方法。
背景技术
因煤矿井下作业的隐蔽性，在实际开采过程中，超越审批矿界进行开采行为时有发生。越界开采监察的技术难点在于：无法识别井下开采轨迹的具体位置的矿井绝对坐标，因开采轨迹坐标采用相对坐标，但行政审批的采矿范围线图都是基于矿井绝对坐标体系的位置图，故导致煤矿井下实际开采轨迹图与采矿范围线图无法直接比对。现有监察方法是，从煤矿井口引入矿井绝对坐标，测绘人员携带专业测绘工具对煤矿井下的实际开采轨迹图进行测绘，从而获得煤矿井下开采轨迹的绝对坐标，在矿井绝对坐标中，比对开采轨迹与采矿范围线图，从而判断是否存在越界开采行为，现有方法具有识别精度高，但人力投入大、实施难度高，无法满足日常检查的需要。
因此，亟需一种能够满足日常检查需要的煤矿井下越界开采的快速识别方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能够满足日常检查需要的煤矿井下越级开采的快速识别方法。
本发明提供一种煤矿井下越界开采的快速识别方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1：携带UWB定位标签和惯性导航定位装置，进入待检查的煤矿井下，并在当前矿井口，将所述惯性导航定位装置的坐标和当前矿井绝对坐标进行校准；
S2：前往首个UWB定位基站，利用惯性导航定位装置确定所述首个UWB定位基站位置的绝对坐标；
S3：在所述待检查的煤矿井下的开采区域内行进，进行轨迹定位，并将轨迹信息上传；
S4：根据所述轨迹信息生成基于绝对坐标系的所述待检查的煤矿井下的开采区域的边界图；
S5：将所述边界图与采矿范围线图比对，若所述边界图超过所述采矿范围线图，即可判别为越界开采。
进一步，所述矿井绝对坐标具体包括：
以当前矿井口中点为原点，以经度为X坐标轴，以纬度为Y坐标轴，以海拔高度为Z坐标轴，建立矿井绝对坐标；其中，所述矿井绝对坐标为直角坐标，东方为X轴正方向，北方为Y轴正方向，开采水平高度为Z轴正方向。
进一步，步骤S2具体包括携带校准后的所述惯性导航定位装置行进至首个 UWB定位基站位置，利用所述惯性导航定位装置测得的坐标标注所述首个UWB 定位基站的在绝对坐标系中的坐标位置。
进一步，所述步骤S3具体包括：
S31：确定设置于所述待检查的煤矿井下的UWB定位基站在绝对坐标系中的坐标位置；
S32：在所述待检查的煤矿井下开采区域的边界行进，进行轨迹定位，并实时校正所述惯性导航定位装置的坐标；
S33：将所述行进轨迹上传。
进一步，所述步骤S31包括：
S31：在UWB定位基站覆盖范围内，利用携带的UWB定位标签，由UWB定位软件获取各个UWB定位基站相对所述首个UWB定位基站的相对坐标位置；
S32：结合所述首个UWB定位基站在绝对坐标系中的坐标位置，获得各个UWB定位基站在绝对坐标系的坐标位置。
进一步，所述步骤S32包括：
当行进过程中，进入UWB定位基站信号覆盖范围后，使用UWB定位标签的轨迹定位行进轨迹，同时，用UWB基站基于绝对坐标系中的坐标位置实时校正所述惯性导航点位装置的坐标。
进一步，所述步骤S33包括：将所述惯性导航点位装置的行进轨迹和UWB 定位标签的行进轨迹通过UWB定位基站上传。
进一步，所述步骤S4具体包括：将所述轨迹信息在绝对坐标系中一一标注，标注完成后即获得所述待检查的煤矿井下的开采区域的边界图。
本发明的有益技术效果：本发明采用UWB精确定位技术设置基准点、利用惯性导航技术实现无UWB网络覆盖区域的轨迹识别相结合的方式，实现煤矿井下矿图重构，即实现基于矿井绝对坐标系的煤矿井下轨迹图，在同样的坐标系中，煤矿开采轨迹图与采矿范围线图的对比，从而实现煤矿井下越界开采的快速识别。
具体实施方式
本发明提供的一种煤矿井下越界开采的快速识别方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1：携带UWB定位标签和惯性导航定位装置，进入待检查的煤矿井下，并在当前矿井口，将所述惯性导航定位装置的坐标和当前矿井绝对坐标进行校准；
S2：前往首个UWB定位基站，利用惯性导航定位装置确定所述首个UWB定位基站位置的绝对坐标；所述首个UWB定位基站即为距离矿井口最近的UWB定位基站；
S3：在所述待检查的煤矿井下的开采区域内行进，进行轨迹定位，并将轨迹信息上传；即携带UWB定位标签和惯性导航定位装置的人员从矿井口出发，沿着所述待检查的煤矿井下的开采区域的边界进行行走，直至将开采区域全部巡查完毕，随后回到出发点，从而形成完成的所述待检查的煤矿井下的开采区域的行进轨迹，并经轨迹信息经UWB定位基站上传；
S4：根据所述轨迹信息生成基于绝对坐标系的所述待检查的煤矿井下的开采区域的边界图；
S5：将所述边界图与采矿范围线图比对，若所述边界图超过所述采矿范围线图，即可判别为越界开采。
本发明采用UWB精确定位技术设置基准点、利用惯性导航技术实现无UWB 网络覆盖区域的轨迹识别相结合的方式，实现煤矿井下矿图重构，即实现基于矿井绝对坐标系的煤矿井下轨迹图，在同样的坐标系中，煤矿开采轨迹图与采矿范围线图的对比，从而实现煤矿井下越界开采的快速识别。
在本实施例中，所述矿井绝对坐标具体包括：
以当前矿井口中点为原点，以经度为X坐标轴，以纬度为Y坐标轴，以海拔高度为Z坐标轴，建立矿井绝对坐标；其中，所述矿井绝对坐标为直角坐标，东方为X轴正方向，北方为Y轴正方向，开采水平高度为Z轴正方向。通过建立矿井绝对坐标系，将煤矿井下的坐标信息和采矿范围线图的坐标信息统一，便于将边界图和采矿范围线图在同一个坐标系中进行比对，从而快速识别是否实施越界开采行为。
在本实施例中，步骤S2具体包括携带校准后的所述惯性导航定位装置行进至首个UWB定位基站位置，利用所述惯性导航定位装置测得的坐标标注所述首个UWB定位基站的在绝对坐标系中的坐标位置。在矿井口对所述惯性导航定位装置进行定位后，携带所述惯性导航定位装置前往首个UWB定位基站，到达所述首个UWB定位基站后，所述惯性导航定位装置的坐标信息为所述首个UWB定位基站在绝对坐标系中的坐标位置。
在本实施例中，
S31：确定设置于所述待检查的煤矿井下的UWB定位基站在绝对坐标系中的坐标位置；
S32：在所述待检查的煤矿井下开采区域的边界行进，进行轨迹定位，并实时校正所述惯性导航定位装置的坐标；
S33：将所述行进轨迹上传。
所述步骤S31包括：
S31：在UWB定位基站覆盖范围内，利用携带的UWB定位标签，由UWB定位软件获取各个UWB定位基站相对所述首个UWB定位基站的相对坐标位置；
S32：结合所述首个UWB定位基站在绝对坐标系中的坐标位置，获得各个 UWB定位基站在绝对坐标系的坐标位置。或者利用UWB定位系统已经形成的相对坐标，计算所述首个UWB定位基站的相对坐标的UWB定位基站的在绝对坐标系中的坐标位置，以此类推，通过已知绝对坐标的UWB定位基站的坐标位置，计算所述待检查煤矿井下设置的UWB定位基站在绝对坐标系中的坐标位置。
通过将井下的UWB定位基站的位置在所述绝对坐标中标注，则可获得井下 UWB定位基站的绝对坐标，为后续轨迹定位和所述惯性导航定位装置的实时校准提供数据支撑。
所述步骤S32包括：
当行进过程中，进入UWB定位基站信号覆盖范围后，使用UWB定位标签的轨迹定位行进轨迹，同时，用UWB基站基于绝对坐标系中的坐标位置实时校正所述惯性导航点位装置的坐标。基于UWB定位基站在绝对坐标系中的坐标位置，利用UWB定位技术的高精度特性，修正惯性导航模块的坐标信息，消除累计误差，从而提升轨迹定位的精度。将惯性导航坐标信息和UWB坐标信息进行实时校准，并实时记录检查人员经过的轨迹。在煤矿井下到达检查区域的过程中，在有UWB定位信号覆盖的区域，通过UWB定位模块记录检查人员经过的轨迹并上传至地面中心站，同时修正惯性导航模块的坐标信息，消除惯性导航的累计误差。在UWB信号覆盖区域内，以UWB定位模块的轨迹信息为准，将该信息实时写入惯性导航模块的轨迹信息记录里。在离开UWB网络时，以UWB模块最后一次位置信息为基础，则利用惯性导航模块记录经过的轨迹，在到达有UWB网络覆盖的区域内将惯性导航模块记录的轨迹数据进行上传至地面中心站，并以 UWB新获取的位置信息校正消除惯性导航模块的位置信息，以实现消除累计误差在无UWB定位信号覆盖的区域，利用惯性导航模块记录检查人员经过的轨迹，在重新到达有UWB定位信号覆盖的位置时，将轨迹信息上传。
将所述惯性导航点位装置的行进轨迹和UWB定位标签的行进轨迹通过UWB 定位基站上传。
将所述轨迹信息在绝对坐标系中一一标注，标注完成后即获得所述待检查的煤矿井下的开采区域的边界图。
超出采矿范围线图的即为越界开采，在本实施例中，考虑到UWB系统误差及惯性导航定位技术的误差，可根据实际情况设置超越阈值，所述阈值本领域技术人员或管理者根据识别系统的技术精度确定，从而达到越界开采的快速识别。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种煤矿井下越界开采的快速识别方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1：携带UWB定位标签和惯性导航定位装置，进入待检查的煤矿井下，并在当前矿井口，将所述惯性导航定位装置的坐标和当前矿井绝对坐标进行校准；
S2：前往首个UWB定位基站，利用惯性导航定位装置确定所述首个UWB定位基站位置的绝对坐标；
S3：在所述待检查的煤矿井下的开采区域内行进，进行轨迹定位，并将轨迹信息上传；
S4：根据所述轨迹信息生成基于绝对坐标系的所述待检查的煤矿井下的开采区域的边界图；
S5：将所述边界图与采矿范围线图比对，若所述边界图超过所述采矿范围线图，即可判别为越界开采。
2.根据权利要求1所述煤矿井下越界开采的快速识别方法，其特征在于：所述矿井绝对坐标具体包括：
以当前矿井口中点为原点，以经度为X坐标轴，以纬度为Y坐标轴，以海拔高度为Z坐标轴，建立矿井绝对坐标；其中，所述矿井绝对坐标为直角坐标，东方为X轴正方向，北方为Y轴正方向，开采水平高度为Z轴正方向。
3.根据权利要求1所述煤矿井下越界开采的快速识别方法，其特征在于：步骤S2具体包括携带校准后的所述惯性导航定位装置行进至首个UWB定位基站位置，利用所述惯性导航定位装置测得的坐标标注所述首个UWB定位基站的在绝对坐标系中的坐标位置。
4.根据权利要求1所述煤矿井下越界开采的快速识别方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括：
S31：确定设置于所述待检查的煤矿井下的UWB定位基站在绝对坐标系中的坐标位置；
S32：在所述待检查的煤矿井下开采区域的边界行进，进行轨迹定位，并实时校正所述惯性导航定位装置的坐标；
S33：将所述行进轨迹上传。
5.根据权利要求4所述煤矿井下越界开采的快速识别方法，其特征在于：所述步骤S31包括：
S31：在UWB定位基站覆盖范围内，利用携带的UWB定位标签，由UWB定位软件获取各个UWB定位基站相对所述首个UWB定位基站的相对坐标位置；
S32：结合所述首个UWB定位基站在绝对坐标系中的坐标位置，获得各个UWB定位基站在绝对坐标系的坐标位置。
6.根据权利要求4所述煤矿井下越界开采的快速识别方法，其特征在于：所述步骤S32包括：
当行进过程中，进入UWB定位基站信号覆盖范围后，使用UWB定位标签的轨迹定位行进轨迹，同时，用UWB基站基于绝对坐标系中的坐标位置实时校正所述惯性导航点位装置的坐标。
7.根据权利要求4所述煤矿井下越界开采的快速识别方法，其特征在于：所述步骤S33包括：将所述惯性导航点位装置的行进轨迹和UWB定位标签的行进轨迹通过UWB定位基站上传。
8.根据权利要求1所述煤矿井下越界开采的快速识别方法，其特征在于：所述步骤S4具体包括：将所述轨迹信息在绝对坐标系中一一标注，标注完成后即获得所述待检查的煤矿井下的开采区域的边界图。
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